CN203862235U - 一种反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种反应装置，其特征在于，所述反应装置包括混合反应装置、外循环装置和熟化装置，所述混合反应装置包括混合装置(1)和反应罐(2)，来自所述混合装置(1)的液体物流流入所述反应罐(2)中进行反应，经反应后的一部分反应液通过所述反应罐(2)的循环液出口流入所述外循环装置中以移出反应热，来自所述外循环装置的反应液流入所述混合装置(1)中进行混合并进而返回至所述反应罐(2)中，经反应后的另一部分反应液通过所述反应罐(2)的反应液出口流入所述熟化装置中进行熟化。本实用新型提供的反应装置实现了贝克曼重排的低温反应，较传统的贝克曼重排反应装置操作温度低、副反应少且产品收率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种反应装置。
背景技术
己内酰胺是ε-氨基己酸分子内缩水而成的内酰胺，是一种重要的有机化工原料。己内酰胺的主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片(通常称为尼龙-6切片或者锦纶-6切片)，然后进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜等。目前国内外普遍采用环己酮氨肟化工艺生产己内酰胺，在世界各地相继建成数十套生产装置，国内已投产或在建的生产装置已达十几家，目前仅国内产能就接近140万吨/年。环己酮肟的贝克曼(Beckmann)重排反应是己内酰胺生产工艺的一个核心环节，重排反应过程决定最终产品己内酰胺的质量和消耗。其中，目前世界上制备环己酮肟的方法主要有拉西法(HSO)、一氧化氮法(NO法)、磷酸羟胺法(HPO法)及氨肟化法(HAO法)。其中，氨肟化法(HAO法)最早是由意大利埃尼公司提出，由于制备方法简单、不增加副产硫铵、无环保难题，因此近年来颇受己内酰胺行业的青睐。
从氨肟化工业装置运行清况来看，主要存在以下问题：第一，己内酰胺产品品质差，由于环己酮氨肟化反应是在双氧水和氨的作用下通过TS-1催化剂的催化作用一步生成环己酮肟，反应生成的杂质较传统的HPO工艺杂质有很大的变化，影响最终产品己内酰胺的质量；第二，原材料消耗高，由于传统的贝克曼重排所采用的反应装置中，混合器通常在重排反应器内，为保证反应效果并防止环己酮肟的凝固，不得不将重排反应温度提高，这样造成在重排反应过程中大量杂质的生成，造成原材料的浪费；另外，为保证产品质量，在后精制工序过程中将增加更多的手段去除重排产生的杂质，不但增加了投资，同时还造成原材料及动力消耗的增加。由此可见，解决采用环己酮氨肟化工艺生产己内酰胺品质差、原材料消耗高的问题是决定该工艺能否广泛推广，提升企业竞争水平的重大问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种新的反应装置。
本实用新型提供了一种反应装置，其特征在于，所述反应装置包括混合反应装置、外循环装置和熟化装置，所述混合反应装置包括混合装置和反应罐，来自所述混合装置的液体物流流入所述反应罐中进行反应，经反应后的一部分反应液通过所述反应罐的循环液出口流入所述外循环装置中以移出反应热，来自所述外循环装置的反应液流入所述混合装置中进行混合并进而返回至所述反应罐中，经反应后的另一部分反应液通过所述反应罐的反应液出口流入所述熟化装置中进行熟化。
本实用新型提供的反应装置包括混合反应装置、外循环装置和熟化装置，将其用于贝克曼重排反应时，环己酮肟与发烟硫酸在混合装置中混合后流入反应罐中进行贝克曼重排反应，反应热能够通过外循环装置及时移出，来自反应罐的贝克曼重排反应液流入熟化装置中以确保反应完全。一方面，由于该反应装置中的混合装置与反应罐相分离，能够实现在较高的温度下进行物料的混合以避免环己酮肟的凝固，并在较低的温度下进行贝克曼重排反应，从而实现了贝克曼重排的低温反应；另一方面，由于外循环装置能够将反应热及时移出，避免了整个反应装置中温度的飞涨。换句话说，本实用新型提供的反应装置实现了贝克曼重排的低温反应，较传统的贝克曼重排反应装置操作温度低、副反应少且产品收率高。
优选地，所述混合装置包括混合器、保温夹套和导流筒，所述保温夹套包覆在所述混合器的外周，来自所述外循环装置的反应液通过所述混合器的循环液入口流入所述混合器中进行混合，经混合后的反应液通过所述导流筒流入所述反应罐中进行反应。
优选地，所述导流筒从所述反应罐的顶部延伸至其内部。
优选地，所述混合装置还包括与所述混合器连通的原料入口管路，所述原料入口管路与所述循环液入口呈40-90°设置。
优选地，所述混合装置还包括设置在所述导流筒末端的蝶形分布器。
优选地，所述外循环装置沿着流体流动的方向依次包括循环泵和冷却器。
优选地，所述反应装置还包括设置在连通所述反应罐和所述循环泵的管线上的原料入口。
优选地，所述熟化装置包括熟化反应罐、喷射器、加热器和熟化循环泵，来自所述反应罐的反应液出口的反应液流入所述熟化反应罐中进行熟化，来自所述熟化反应罐的反应液通过喷射器喷入熟化循环管线并依次流经所述加热器和熟化循环泵，进而循环回到所述熟化反应罐中进行熟化。
优选地，所述喷射器为文丘里喷射器。
优选地，所述反应装置还包括结晶器，来自所述熟化反应罐的经熟化后的反应液流入所述结晶器中进行结晶。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1为本实用新型提供的反应装置的结构示意图；
图2为本实用新型提供的混合装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图3为本实用新型提供的原料入口管路与循环液入口设置的一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明
1-混合装置；11-混合器；12-保温夹套；13-导流筒；14-原料入口管路；15-蝶形分布器；2-反应罐；21-循环泵；22-冷却器；23-原料入口；31-熟化反应罐；32-喷射器；33-加热器；34-熟化循环泵；4-结晶器。
具体实施方式
以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、底、顶”通常是指所述反应装置在工作情况下的方向，也就是附图中所示的方向。
如图1所示，本实用新型提供的反应装置包括混合反应装置、外循环装置和熟化装置，所述混合反应装置包括混合装置1和反应罐2，来自所述混合装置1的液体物流流入所述反应罐2中进行反应，经反应后的一部分反应液通过所述反应罐2的循环液出口流入所述外循环装置中以移出反应热，来自所述外循环装置的反应液流入所述混合装置1中进行混合并进而返回至所述反应罐2中，经反应后的另一部分反应液通过所述反应罐2的反应液出口流入所述熟化装置中进行熟化。
根据本实用新型提供的反应装置，所述反应罐2的循环液出口通常可以设置在所述反应罐2的底部，而所述反应罐2的反应液出口通常可以设置在所述反应罐2的侧壁偏上方的位置，这样反应液能够通过溢流经由所述反应液出口流入所述熟化装置中进行熟化，以保证物料反应完全。此外，为了避免循环液对外循环装置造成强烈的冲击，优选在所述反应罐2底部的循环液出口设置防涡流挡板。
根据本实用新型提供的反应装置，所述混合装置1可以为现有的各种能够实现物料均匀混合的装置，优选地，如图2所示，所述混合装置1包括混合器11、保温夹套12和导流筒13，所述保温夹套12包覆在所述混合器11的外周，来自所述外循环装置的反应液通过所述混合器11的循环液入口流入所述混合器11中进行混合，经混合后的反应液通过所述导流筒13流入所述反应罐2中进行反应。
设置所述保温夹套12的目的是为了将混合温度控制在所需的范围内，以避免反应物料如环己酮肟的凝固。在具体使用过程中，如图1和图2所示，可以往所述保温夹套12中通入热水或蒸汽而实现保温的目的。为了实现更好的保温效果，优选在保温夹套12中设置两路热水或蒸汽回路(即，设置两个热水或蒸汽入口，同时设置两个热水或蒸汽出口)，并且这两路热水或蒸汽回路按一定的角度交叉分布(即两个热水或蒸汽入口不在同一轴向上，两个热水或蒸汽出口也不在同一轴向上)。
优选地，所述混合器11、保温夹套12和导流筒13一体形成，这样能够使得所述混合装置具有更好的机械稳定性和更长的使用寿命。
优选地，所述导流筒13从所述反应罐2的顶部延伸至其内部，这样能够保证整个混合物流按照一定规律的流向分布在反应罐2中，从而保证了反应在较短的停留时间内完成，提高生产效率。
优选地，所述混合装置1还包括与所述混合器11连通的原料入口管路14，所述原料入口管路14与所述循环液入口呈40-90°设置(具体设置方式如图3所示)，这样能够确保通过原料入口管路14添加的原料与来自所述外循环装置的循环液达到微观混合，保证了混合效果。需要说明的是，所述循环液入口的方向实质是指循环液流入混合装置1时的流动方向，通常为混合装置的轴向方向。所述原料入口管路的方向实质是指添加的原料流入混合装置1时的流动方向。此外，所述原料入口管路14的末端可以设置有混合器喷射孔，所述混合器喷射孔的个数可以为8-20个，孔径可以为2.5-8微米。在贝克曼重排反应过程中，位于所述原料入口管路14中的环己酮肟通过高压泵加压后高速进入混合器喷射孔中，将混合器喷射孔的个数和孔径控制在上述范围内能够保证通过该混合器喷射孔的环己酮肟的流速为20-60m/s。
优选地，所述混合装置还包括设置在所述导流筒13末端的蝶形分布器15，这样不仅能够避免循环物流对下述循环泵21入口的影响，同时由于蝶形分布器的反射作用，能够使得环己酮肟与循环物流中的SO3充分接触，从而能够保证反应更为完全。
根据本实用新型提供的反应装置，在所述反应罐2中反应后的反应液通过外循环装置能够将反应热及时移出，从而保证了反应在较低的温度下进行，并减少了副反应的发生。所述外循环装置可以为现有的各种能够实现外循环并将反应热移出的装置，优选地，所述外循环装置沿着流体流动的方向依次包括循环泵21和冷却器22。
优选地，所述反应装置还包括设置在连通所述反应罐2和所述循环泵21的管线上的原料入口23，这样更有利于原料的供应。
根据本实用新型提供的反应装置，所述熟化装置可以为现有的各种能够实现进一步反应、使得反应更完全的装置，优选地，所述熟化装置包括熟化反应罐31、喷射器32、加热器33和熟化循环泵34，来自所述反应罐2的反应液出口的反应液流入所述熟化反应罐31中进行熟化，来自所述熟化反应罐31的反应液通过喷射器32喷入熟化循环管线并依次流经所述加热器33和熟化循环泵34，进而循环回到所述熟化反应罐31中进行熟化。
优选地，所述喷射器32为文丘里喷射器，这样能够保证所述熟化反应罐31中温度的均匀性。
优选地，所述反应装置还包括结晶器4，来自所述熟化反应罐31的经熟化后的反应液流入所述结晶器4中进行结晶。此外，为了使得经熟化后的反应液能够顺利流入结晶器4中，通常应该在连通熟化反应罐31与结晶器4之间的管线上设置泵。
按照一种具体实施方式，如图1所示，本实用新型提供的反应装置包括混合反应装置、外循环装置、熟化装置和结晶器，所述混合反应装置包括混合装置1和反应罐2，所述混合装置1包括混合器11、保温夹套12、导流筒13、原料入口管路14和蝶形分布器15，所述保温夹套12包覆在所述混合器11的外围，所述外循环装置沿着流体流动的方向依次包括原料入口23、循环泵21和冷却器22，所述熟化装置包括熟化反应罐31、喷射器32、加热器33和熟化循环泵34。将该反应装置用于贝克曼重排反应的过程中，发烟硫酸通过原料入口23引入连通反应罐2和循环泵21的管路中，并进而依次流经循环泵21和冷却器22进入通过保温夹套12保温的混合器11中，与来自原料入口管路14中的环己酮肟混合均匀，来自混合器11中的物料流经导流筒13和蝶形分布器15进入反应罐2中进行贝克曼重排反应，经贝克曼重排反应后的一部分反应液通过位于所述反应罐2底部的循环液出口依次流经循环泵21和冷却器22以移出反应热，并进而返回至所述混合器11中，在此过程中，发烟硫酸连续通过原料入口23加入，环己酮肟连续通过原料入口管路14加入，新加入的发烟硫酸、环己酮肟和循环液在混合器11中混合之后流入反应罐12中继续反应，而经反应后的另一部分反应液通过位于所述反应罐22侧壁偏上方的反应液出口流入所述熟化反应罐31中进行熟化，在熟化过程中，来自所述熟化反应罐31的反应液通过喷射器32喷入循环管线并依次流经加热器33和熟化循环泵34，进而循环回到所述熟化反应罐31中进行熟化，熟化完成之后，来自所述熟化反应罐31的经熟化后的反应液流入所述结晶器4中进行结晶。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种反应装置，其特征在于，所述反应装置包括混合反应装置、外循环装置和熟化装置，所述混合反应装置包括混合装置(1)和反应罐(2)，来自所述混合装置(1)的液体物流流入所述反应罐(2)中进行反应，经反应后的一部分反应液通过所述反应罐(2)的循环液出口流入所述外循环装置中以移出反应热，来自所述外循环装置的反应液流入所述混合装置(1)中进行混合并进而返回至所述反应罐(2)中，经反应后的另一部分反应液通过所述反应罐(2)的反应液出口流入所述熟化装置中进行熟化。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述混合装置(1)包括混合器(11)、保温夹套(12)和导流筒(13)，所述保温夹套(12)包覆在所述混合器(11)的外周，来自所述外循环装置的反应液通过所述混合器(11)的循环液入口流入所述混合器(11)中进行混合，经混合后的反应液通过所述导流筒(13)流入所述反应罐(2)中进行反应。
3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述导流筒(13)从所述反应罐(2)的顶部延伸至其内部。
4.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述混合装置(1)还包括与所述混合器(11)连通的原料入口管路(14)，所述原料入口管路(14)与所述循环液入口呈40-90°设置。
5.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述混合装置还包括设置在所述导流筒(13)末端的蝶形分布器(15)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的反应装置，其特征在于，所述外循环装置沿着流体流动的方向依次包括循环泵(21)和冷却器(22)。
7.根据权利要求6所述的反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括设置在连通所述反应罐(2)和所述循环泵(21)的管线上的原料入口(23)。
8.根据权利要求6所述的反应装置，其特征在于，所述熟化装置包括熟化反应罐(31)、喷射器(32)、加热器(33)和熟化循环泵(34)，来自所述反应罐(2)的反应液出口的反应液流入所述熟化反应罐(31)中进行熟化，来自所述熟化反应罐(31)的反应液通过喷射器(32)喷入熟化循环管线并依次流经所述加热器(33)和熟化循环泵(34)，进而循环回到所述熟化反应罐(31)中进行熟化。
9.根据权利要求8所述的反应装置，其特征在于，所述喷射器(32)为文丘里喷射器。
10.根据权利要求8所述的反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括结晶器(4)，来自所述熟化反应罐(31)的经熟化后的反应液流入所述结晶器(4)中进行结晶。
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| CN107312184A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-03 | 戴伟平 | 一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法 |
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